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EtherCAT技术凭借高速传输、低延迟、高同步性以及灵活且高扩展性的菊花链与节点分支拓扑，成为人形机器人与灵巧手设计的关键技术。

前言

全球人形机器人的成长动能，主要来自人口老龄化与劳动力短缺，推动医疗照护与服务型机器人的需求；智能制造与工业4.0的浪潮，更带动工厂对高自由度协作型机器人的渴求。随着AI算法成熟、传感器技术突破，以及高性能运算平台普及，人形机器人展现出更自然的动作、更精细的操作能力与更高的自主性，成为智能工厂、医疗照护及危险环境的最佳解决方案。EtherCAT技术凭借高速传输、低延迟、高同步性以及灵活且高扩展性的菊花链（Daisy Chain）与节点分支拓扑，成为人形机器人与灵巧手设计的关键技术。

人形机器人与灵巧手产品设计关键技术

在人形机器人设计中，工程师需兼顾灵活运动、多轴协同、精确控制与即时反馈，才能重现自然动作并完成精细操作。其中，灵巧手是最具挑战性的子系统，需要在有限空间内重现复杂结构，并集成驱动、传感与通信模块。每根手指由伺服电机或微型致动器协同运作，可精细调节抓握力，既能稳固持重物，也能轻柔操作易碎品。灵巧手同时集成压力、温度与滑动传感器，提供触觉反馈，支持电子组装与医疗辅助等精密任务。EtherCAT技术确保多指动作即时协同，并支持模块化设计，提升维护与扩展效率。结合AI与边缘运算，灵巧手能即时调整策略，在人机互动中展现更自然的协作。

人形机器人核心技术重点

• 高自由度与多轴协同：确保数十至上百个自由度的电机同步运作，避免延迟或不协调。
• 即时反应与高精度控制：EtherCAT微秒级通信周期支撑多轴电机精确控制。
• 多传感器集成：集成IMU（惯性测量单元）、力矩、压力、温度与视觉模块，支持即时运算与决策。
• 灵巧手精细操作：多伺服电机或微型驱动器协同控制，兼顾稳固握持与轻柔操作。
• 触觉反馈：压力、滑动与温度传感器提供即时触觉信息，提升互动精度。
• 模块化设计：EtherCAT菊花链拓扑简化布线，支持多模块快速集成与扩展。
• 安全与可靠性：错误检测、冗余路径与安全协议确保高风险场景下的稳定性。
• 智能化互动：结合AI与边缘运算，即时调整操作策略，提升人机协作自然度。

综上而言，人形机器人与灵巧手本质上是高灵活度、多模块、多传感器协同运作的复杂系统。EtherCAT技术凭借低延迟、高同步性、模块化支持与安全机制，成为理想的工业级通信骨干。它能够确保多轴电机与多指动作即时协同，支持大量模块串接，同步传输控制指令、传感数据与安全信号，并有效降低系统复杂度。缺乏高速通信，人形机器人难以展现自然流畅的动作；缺乏即时反馈，灵巧手也无法完成精细操作。因此，EtherCAT已成为人形机器人全身运动控制的最佳解决方案。

• 人形机器人与灵巧手智能制造应用情境

AX58400 EtherCAT从站双核微控制器：人形机器人与灵巧手应用

随着人形机器人与智能制造的快速发展，市场对高效通信与精密控制的需求持续攀升。亚信电子推出AX58400 EtherCAT从站双核微控制器，以双核心架构结合EtherCAT技术，兼具高集成度、小型封装与多元接口支持，能够在空间受限的设计中提供稳定可靠的运算与通信基础，成为人形机器人与灵巧手应用的理想核心方案。

AX58400 EtherCAT芯片核心优势

• 双核心架构分工：Cortex M7专注于应用控制、多轴电机与传感器反馈；Cortex M4负责EtherCAT工业通信。两者互不干扰，确保即时性与可靠性，并有效缩短整体周期时间，提升运动控制的灵敏度与精确度。
• 高集成ESC微控制器：将高性能双核微控制器、ESC、双百兆以太网PHY与大容量Flash集成于13×13mm BGA封装中，减少外部器件需求，特别适合空间受限的灵巧手与人形机器人关节设计。
• 大容量存储配置：内置2MB Dual Bank Flash与1MB SRAM，可支持复杂的电机控制与即时运算需求。
• 小型封装设计：采用TFBGA封装，提升散热效率，同时降低PCB空间与硬件成本。
• 精确电机驱动：支持高分辨率定时器、PWM、ADC与增量编码器，可精确控制多轴电机，并集成视觉、触觉、压力与力矩传感器。
• 多元接口支持：提供以太网MAC、USB 2.0 OTG、SPI/UART/I2C/CANFD等，满足智能制造与机器人多样化需求。
• 通信安全保障：搭载AES/TDES/HASH/HMAC硬件加密引擎，并具备ROP/PCROP/Anti-tamper技术，确保数据与固件安全。
• 可靠性与安全性：双核架构搭配故障检测与保护机制，支持EtherCAT冗余设计，并结合灵活的EtherCAT节点分支设计，满足人形机器人高安全性需求。
• 低功耗设计：提供多种低功耗电源管理模式，有效降低能耗并延长续航力，适合长时间运行的服务型与工业应用。
• 模块化扩展能力：可作为关节或手指模块核心，通过EtherCAT拓扑快速串接，支持多模块协同，便于系统扩展与维护。

亚信电子的「AxRobot EtherCAT七轴助力控制机器手臂解决方案」内置电机助力控制器，可即时检测异常扭力并判断突发碰撞，迅速停机以保障人员安全。该方案采用模块化电机驱动设计，缩减关节驱动板空间并降低硬件成本，并通过EtherCAT菊花链拓扑简化通信连接，减少线路复杂度与维护难度，特别适合人形机器人与协作型机器人。同时，AX58400具备高分辨率定时器与多通道PWM，可精确驱动灵巧手的手指关节，支持多自由度协同控制并集成多组I/O与传感器，确保手部动作自然流畅。通过EtherCAT高速通信同步触觉反馈与控制指令，双核架构更能同时支持控制算法与AI边缘推理，即时提供智能化反馈。其高集成度设计让模块更精简，降低PCB空间与成本，同时保持性能与稳定性，为人形机器人与灵巧手提供安全、精确且高效的技术基础。

• 亚信AX58400EtherCAT从站双核微控制器：人形机器人与灵巧手产品应用

AX58400与STM32生态系统的集成优势

亚信电子AX58400 EtherCAT从站双核微控制器，采用基于意法半导体STM32H755的系统级封装（SiP），在硬件架构上兼具高性能与高集成度，并与STM32 MCU完整生态系统兼容，为人形机器人与灵巧手设计带来显著优势。通过这一结合，设计团队可快速完成从原型到量产的全流程。

AX58400支持STM32Cube、Keil、IAR等主流开发环境，工程师能够快速上手，并利用实时调试、仿真与固件更新工具缩短开发周期。同时，STM32生态系统提供EtherCAT、马达控制与传感器驱动等软件套件，开发者可通过STM32马达控制开发套件直接应用示例程序，快速构建人形机器人关节或灵巧手模块。再加上STM32全球庞大的开发者社区，提供论坛、技术文档与开源项目，设计团队能够即时获得支持，降低开发风险。借助成熟的STM32生态系统，团队无需从零开发通信协议或控制算法，大幅减少人力与时间成本，加速产品上市。总体而言，AX58400结合STM32 MCU生态系统，凭借工具、软件、社区与模块化支持的多重优势，使人形机器人与灵巧手产品能够快速完成设计、验证与量产，不仅缩短研发周期，也降低成本与风险，为产业商业化落地提供强大助力。

• 意法半导体STM32 MCU软件开发工具

AX58101人形机器人应用：兼具低成本与高安全性的EtherCAT节点分支拓扑架构

AX58101是一款高集成度的4端口EtherCAT从设备控制器（ESC），内置双百兆以太网PHY与双MII接口，并支持端口0与端口2的互换功能，可灵活满足各种网络拓扑需求。在市场主流的8端口EtherCAT分支器设计中，仅需3颗AX58101搭配2颗外接PHY，即可轻松完成设计；相比传统方案至少需要6颗EtherCAT芯片与6颗外接PHY，能有效降低硬件设计成本并缩减PCB空间。

在人形机器人应用中，AX58101可作为EtherCAT分支器，搭配中央EtherCAT主设备与多组AX58400从设备，构建高效模块化通信架构，即时精准地控制头部、手部、脚部与灵巧手等多轴电机。各从设备可独立驱动多组电机，并集成视觉、触觉、压力与力矩传感器，提供实时反馈，使动作更加自然流畅。该架构结合菊花链与节点分支混合拓扑，模块可按需求灵活串接，简化布线并提升维护效率。

为提升系统的可靠性与安全性，亚信电子另外提供AX58101 EtherCAT节点分支拓扑冗余设计功能，可将分支末端回接至分支器另一端口，形成环状通信路径。当路径断线时，系统能自动切换至备用通道，确保通信不中断，特别适合高风险或复杂地形环境下的人形机器人应用。此外，高阶人形机器人系统亦可配置多个EtherCAT主设备，分别负责不同部位的实时控制，进一步提升整体运动协调性与环境适应能力。综上所述，AX58101所构建的EtherCAT节点分支拓扑，不仅支持多模块并行运作，更通过分支冗余与多主设备架构，全面强化系统的安全性、可靠性与扩展性，成为人形机器人通信与驱动的理想技术基础。

• AX58101人形机器人应用：EtherCAT节点分支拓扑架构

结论

人形机器人与灵巧手的设计，是智能制造与人工智能领域的重要挑战，也是推动“物理AI”不可或缺的一环。随着市场需求快速增长，系统必须同时兼顾灵活运动、多轴协同、实时反馈与高度安全。EtherCAT技术凭借高速传输、低延迟、高同步性与优异的扩展能力，已成为工业通信的核心。

亚信电子AX58400双核微控制器集成通信与控制，具备低功耗与安全机制，并兼容STM32 MCU生态系统，能够加速从设计到量产的流程，特别适合灵巧手等精密模块。AX58101分支器则以高集成度设计降低成本与PCB空间，并支持菊花链与分支混合拓扑及冗余机制，提升系统可靠性与安全性。综上所述，AX58400与AX58101共同打造高性能、可靠且可扩展的通信与驱动解决方案，不仅提升人形机器人与灵巧手的价值，更协助客户快速推向市场，成为智能制造与“物理AI”的重要技术基础。

亚信电子（ASIX Electronics Corporation）

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